木素基酚醛树脂泡沫炭材料的制备与应用基础研究

基于木素基生物质液化产物的酚类化合物特性，以较高残炭率的、富含木质素的核桃壳苯酚液化产物为研究对象，在研究解决热塑性木素基酚醛树脂可发泡性、发泡能力等一些基本发泡成型科学问题基础上，研究可发泡性木素基酚醛树脂基体、树脂泡沫和泡沫炭的制备、结构与性能调控机制及泡沫炭作为吸附材料的应用性能，并采用物理、化学和仪器分析方法进行分析表征，获得木素基酚醛树脂可发泡及发泡能力的调控因子、发泡机理与模型、树脂泡沫和泡沫炭的制备与结构、性能调控机制、泡沫炭吸附材料的应用性能，为以木素基生物质液化产物为前驱体的木素基酚醛树脂泡沫炭材料及应用提供可靠的理论基础、科学依据和技术数据，奠定生物质基新型泡沫炭材料的研究开发及应用基础。

木素是地球上仅次于纤维素的可再生性生物质资源，但其利用仍受到很大限制。近年来,作为一种新型炭材料的泡沫炭已在化工、航空航天、电子等诸多领域展示出其巨大的应用潜力。但目前研究泡沫炭的前驱体主要是沥青、酚醛树脂及少量煤炭，很少用生物质来作为泡沫炭的前驱体。本项目基于木素基生物质液化产物的酚类化合物特性，研究了以较高残炭率的、富含木质素的核桃壳苯酚液化产物为研究对象的木素基酚醛树脂泡沫炭的制备与表征，着重研究了基于木素基生物质苯酚液化产物的可发泡性木素基酚醛树脂的制备与性能、木素基酚醛树脂泡沫和泡沫炭的制备、结构与性能调控机制及泡沫炭作为吸附材料的基本应用性能，并采用物理、化学和仪器分析方法进行了较为深入的分析表征。通过研究，取得了以下重要研究结果：（1）获得木素基生物质苯酚液化产物的分子和化学特性，可发泡性木素基酚醛树脂的合成、性能及其调控机制；（2）木素基酚醛树脂泡沫的制备、性能与结构及其发泡调控因子，木素基酚醛树脂泡沫的硼改性增强与共混增强、发泡机理与模型；（3）纯酚醛树脂泡沫炭的制备、性能与结构及其调控，木素基酚醛树脂泡沫炭的制备、性能与结构及其调控，木素基酚醛树脂泡沫的热解特性；（4）泡沫炭作为吸附材料的基本性能。通过研究，获得了木素基酚醛树脂泡沫炭密闭条件下制备工艺机理及其调控机制，获得了一种抗压强度高达12MPa以上、密度较低新型木素基酚醛树脂泡沫炭材料，从而为以木素基生物质液化产物为前驱体的木素基酚醛树脂泡沫炭材料及应用提供可靠的理论基础、科学依据和技术数据，奠定生物质基新型泡沫炭材料的研究开发及应用基础。.项目共发表论文11篇，其中SCI、CPCI各收录2篇，已培养硕士生3人，正在培养博士生2人、硕士生1人，已培养学术技术带头人1人，教授、副教授各晋升1人。建立起了2个省级科技创新平台，建立了生物质能源与材料学科，并形成了具有特色的生物质研究团队。